Công trình hồ chứa nước bà râu , đồ án tốt nghiệp hồ Bà Râu, Hồ Bà Râu

1.5.ĐÁNH GIÁ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÙNG HỒ VÀ ĐẦU MỐI: Qua tài liệu khảo sát,khoan thăm dò trắc địa có thể kết luận vùng hồ Bà Râu không có khả năng thấm nước vì:Bờ hồ và đáy hồ đều cấu t

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Những năm gần đây, đất nước ta đang trên đà phát triển công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất để hội nhập kinh tế cùng với các nước trong khu vực Đời sống nhân dân ngày càng được đổi mới và phát triển Song, do nước ta sống chủ yếu bằng sản xuất nông nghiệp,có lượng mưa dồi dào với một mạng lưới sông phong phú nhưng phân phối không đều theo thời gian,phần lớn lượng mưa tập trung vào mùa lũ,đồng thời cũng phân bố không đều trên lãnh thổ Vì vậy để phát triển đất nước một cách toàn diện,chúng ta phải không ngừng chú trọng phát triển nông nghiệp,để nông nghiệp luôn là nền tảng vững chắc cho sự nghiệp xây dựng đất nước Do vậy, hàng loạt các dự án xây dựng hồ chứa phục vụ cho nhu cầu nông nghiệp, sinh hoạt và nhu cầu về điện đang được triển khai.

Trong công cuộc đẩy nhanh đường lối công nghiệp hóa,hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn,thực hiện công tác xóa đói giảm nghèo và chính sách dân tộc đó của toàn đất nước nói chung và tỉnh Ninh Thuận nói riêng,UBNN tỉnh Ninh Thuận đã quyết định xây dụng hồ chứa nước Bà Râu.

Hồ chứa nước Bà Râu thuộc xã Phước Khánh-huyện Thuận tỉnh Ninh Thuận,đây là vùng đất tương đối màu mỡ,được canh tác trồng cây lương thực bao đời nay nhưng việc tưới trông chờ vào điều kiện tự nhiên,hết mưa lấy nước Chính vì vậy đời sống nhân dân hết sức nghèo nàn lạc hậu,sản suất nông nghiệp gặp nhiều khó khăn và rủi

Bắc-ro, thực tế cần đầu tư xây dựng hồ Bà Râu một cách hoàn chỉnh nhằm khai thác hết nguồn nước suối Bà Râu.

Công trình hồ chứa nước Bà Râu đi vào vận hành khai thác không những tưới phần diện tích canh tác hiện có mà có thể mở rộng phần diện tích hoang hóa, mang lại lợi ích cho xã Phước Khánh, trong đó đa

số là người dân tộc Rắc lây,mặt khác nhờ có nước tưới chủ động nên

có thể thâm canh tăng vụ, chuyển định cơ cấu cây trồng,tăng năng suất

và sản lượng lương thực và thực phẩm, hàng hóa địa phương Ngoài ra còn tạo cảnh quan du lịch,môi trường sinh thái,kết hợp nuôi trồng thủy sản trong

PHẦN I:TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƯƠNG 1.ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÍ

Công trình hồ chứa nước Bà Râu nằm gọn trong địa phận xã Phước kháng và xãLợi Hải huyện Thuận Bắc tỉnh Ninh Thuận, cách trung tâm huyện Thuận bắc 6km vềphía bắc.Vùng dự án có tọa độ địa lý trong khoảng 11044’14’’ vĩ độ Bắc,109001’24’’Kinh độ đông Cụm công trình đầu mối nằm cách quốc lộ 1A khoảng 4,5 km về phíatây bắc và cách đường sắt Bắc- Nam khoảng 3km, có rất nhiều thuận lợi về giao thong

1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH

Vùng hồ công trình Bà Râu hẹp,chủ yếu là dạng địa hình bào mòn tích tụ,tạo thànhmột vùng trũng rộng,khá bằng phẳng thấp thoải từ Tây Bắc xuống Đông Nam Nhìnchung lòng hồ Bà Râu là vùng thấp thoải, ít bị phân cách, có cao độ từ +65m (viền hồ)trở xuống +45m (vùng tuyến),tạo thành hình lòng chảo khá đều,thành hồ bao quanhđược bao bọc kín bởi các sườn đồi nối liền nhau liên tục có cao độ từ >+100 đến

>+800 theo đường phân thủy

Lớp phủ thực vật ở vùng này có thay đổi rõ rệt theo chiều cao Trên núi lớp phủthực vật còn khá phong phú, càng xuống thấp lớp phủ càng thưa dần Vùng thấp nhiềuchỗ bị khai thác triệt để, có chỗ trơ xỏi đá Lòng hồ là thung lũng được bao bọc chungquanh bởi những dãy núi cao,độ cao từ 300 ÷ 400m,độ dốc sườn núi tạo nên lòng hồ

có dạng mặt cắt ngang chữ U Mặt thoáng của hồ gần như dạng hình vuông Cao độđáy hồ tự nhiên nơi trũng nhất khoảng +45.0m, đáy hồ khá bằng phẳng

Từ các tài liệu liên quan thiết lập được quan hệ (Z~W~F):

Bảng 1-1: Quan hệ địa hình lòng hồ

Z(m) 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58F(Km2) 0,0

1 0,05 0,11 0,17 0,24 0,31 0,38 0,43 0,49 0,60 0,67 0,76 0,86 0,98W(106m3) 0,0

1.3.2 Các đặc trưng khí tượng:

Ngoài chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa ,khu tiểu dự án còn chịu ảnh hưởng của khíhậu Nam Trung Bộ với đặc điểm nổi bật là khí hậu khô nắng khắc nhiệt Lượng mưanăm trung bình nhiều năm của lưu vực vào khoảng 800mm,chia làm hai mùa rõ rệt:

- Mùa khô gồm tháng bắt đầu từ tháng I đến tháng VIII

- Mùa mưa gồm 4 tháng bắt đầu từ tháng IX và kết thúc vào tháng XII,và chiếm 80

% lượng mưa năm

Nhìn chung khí hậu trong vùng được phân bố như sau:

* Nhiệt độ không khí:

Các đặc trưng nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm được tính toán ở ở các trạm đotheo bảng sau:

Bảng 1-2: Các đặc trưng nhiệt độ không khí

NĂM

Tmax(oC) 24,6 25,4 26.8 28,1 28,7 28,7 28,5 28,5 27,4 26,7 26,6 24,9 27

Tmin(oC) 33,5 35,2 36,5 36,6 39,8 40,5 39,6 39,5 37,7 34.7 34,0 33.2 40,5

Tmin(oC) 16,3 17,1 18,1 20,7 22,6 22,5 22,2 21,0 20,8 19,3 17,7 16,1 16,1

* Độ ẩm:

Độ ẩm tương đối cao về mùa mưa và thấp vào mùa khô,trong thời kỳ mùa khô, độ

ẩm thấp lại trùng với mùa gió lên gây nhiều khó khăn cho sản xuất nông nghiệp, lượngnước tưới chủ yếu tập trung cho thời kỳ này Các đặc trưng độ ẩm tương đối trungbình nhiều năm ghi ở bảng 1-3:

Bảng 1-3: Các đặc trưng độ ẩm tương đối

Ucp(oC) 71,4 72,1 72,7 75,1 77,2 75,9 75,0 75,1 80,2 82,1 79,1 74,8 75,9

umin(oC) 31,0 30,0 34,0 25,0 33,0 31,0 33,0 25,0 35,0 39,0 40,0 39,0 25,0

* Nắng :

Thời kỳ này từ tháng I đến tháng IX,số giờ nắng trung bình từ 200-300h/tháng ,thời

kỳ từ tháng X đến tháng XII số giờ nắng trung bình 180-190h/tháng Tổng cộng sốgiờ nắng trung bình nhiều năm là 2773h ,trung bình 7,59h/ngày Số giờ nắng được ghitrong bảng sau

Bảng 1-4: Số giờ nắng trong năm

Giờ

nắng

255

259

297

272

247

217

235

223 199

190

179 2002773

- Vận tốc gió lớn nhất quan trắc được Vmax=35m/s

- Vận tốc gió bình lớn nhất không kể hướng Vmaxtb =16,7m/s

* Lượng mưa trung bình nhiều năm khu vực :

Lượng mưa trung bình nhiều năm khu vực Bà Râu được tính theo lượng mưa trung bình nhiều năm trạm Ba Tháp nằm ở hạ lưu đập Bà Râu và được hiệu chỉnh theo xu

thế tăng dần theo độ cao từ Đông sang phía Tây như sau:

Bảng 1-6: Lượng mưa trung bình nhiều năm một số trạm như sau (mm)

Xtb Phan Rang Xtb Bà Tháp Xtb Nha Hố Xtb Cam Ranh

* Lượng mưa gây lũ:

Theo kết quả quan trắc trên một số trạm đo,lượng mưa một ngày lớn nhất tại lưuvực hồ Bà Râu có kết quả như sau

Bảng 1-7: Lượng mưa một ngày lớn nhất xảy ra tại lưu vực Bà Râu.

Dùng tài liệu mưa một ngày lớn nhất của trạm Phan Rang kết hợp với lượng mưamột ngày lớn nhất năm 1979 cua trạm Nha Hố và lượng mưa một ngày lớn nhất năm

1991 của trạm Ba Tháp Tiến hành tính toán mưa thiêt kế theo phương pháp thôngkê,kết quả như trong bảng 1-8:

Bảng 1-8:Kết quả tinh toán mưa gây lũ thiết kế khu vực Bà Râu.

415,6

359,9

327,4

304,6

233,3

181,3

Xtb=100,5;Cv=0,07;Cs=2,7

Tài liệu mưa năm của trạm Ba Tháp để tính toán lượng mưa khu tưới theo phương pháp thống kê Kết quả tính toán lượng mưa khu tưới X75% =551 (mm).

Chọn mô hình mưa năm 1979 có lượng mưa năm 557,8 (mm) xấp xỉ mưa khu tưới thiết kế tần suất 75% và mô hình phân bố bất lợi để thiết kế khu tưới,kết quả như sau:

Bảng 1-9:Kết quả phân phối lượng mưa khu tưới năm 75%

6 67,9 304,5 13,9 551

*Bốc hơi:

Lượng bốc hơi hằng năm đo bằng ống Pitche khoảng 1722,7 mm Bốc hơi phân phối trong năm tuân thủ theo quy luật nhỏ vào mùa khô,lớn về mùa mưa,trị số phân phối lượng bốc hơi trung bình nhiều năm ghi ở bảng sau:

Bảng 1-10: Phân phối lượng bốc hơi trong năm.

Xpitche(mm) 173,6 166,6 162,8 153,1 141,1 140,3 160,

6 164,7 112 91 109 144 1723 Phân phối lượng chênh lệch bốc hơi trong năm theo bảng sau:

Bảng 1-11: Phân phối tổn thất bốc hơi Z trong năm.

ổn dịnh theo các năm chế độ lũ thường là lũ đơn,đỉnh nhọn cường suất lũ lên lớn,thờigian tập trung dòng chảy ngắn,kết thúc nhanh

Bảng 1-12: Kết quả tính toán đặc trưng dòng chảy năm.

Đặc trưng Xo (mm) Yo (mm) αo Qo(m3/cm) Wo(106m3) Mo(1/s.km2

)

- Hệ số Cv:

Xác định theo công thức lưu vực tương tự Cv =

Với hệ số A=2,0 theo các trạm thủy văn Sông Quao,Sông Lũy →Cv =0,65

- Hệ số thiên lệch Cs= 2 Cv

* Phân phối dòng chảy năm thiết kế:

Tính toán dòng chảy năm thiết kế của lưu vực suối Bà Râu dựa vào hàm phân bốPearson III,được phân phối theo dạng mưa của nhóm năm ít nước với các thông số

Qo=0,245 (m3/s) ,Cv =0,65, Cs= 2 Cv kết quả tính toán như sau:

Bảng 1-13: Kết quả dòng chảy năm thiêt kế như sau

Qp(m3/s) 0,196 2.868 0,110 Qo=0,245(m3/s) Cv =0,65 ;Cs= 2 Cv

Wp(106m3) 6,18 7.538 3.469

* Chọn mô hình đại biểu:

Dùng mô hình dòng chảy thực đo trung bình năm 1997 và 1998 của trạm thủy văndung riêng Tân Giag có phân phối dòng chảy năm bất lợi làm mô hình phân phối dòngchảy 75 % lưu vực Bà Râu,kết quả ghi ở bảng 1-14

Bảng 1-14:Bảng phân phối dòng chảy năm thiết kế (m3/s)

* Dòng chảy lũ: Lưu lượng lũ lớn nhất Qmax: Công thức cường độ giới hạn dùng tínhtoán dòng chảy lũ thiết kế từ tài liệu mưa cho các lưu vực có diện tích Flv< 100km2 ,làphù hợp với các lưu vưc nhỏ

Bảng 1-15: Kết quả tính toán lũ thiết kế.

- Tổng lượng lũ thiết kế

Tỏng lượng lũ thiết kế tính theo quy phạm Wtk =a Flv Hnp kết quả như sau

Bảng 1_16: Kết quả tính toán tổng lượng lũ thiết kế.

W(106 m3/s)) 9,97 8,44 7,07 6,14 5,52 4,00 3,09

- Đường quá trình lũ thiết kế

Thu phóng theo đường quá trình lũ thực đo (Qmax =222 m3/s) của trạm sông con( Flv= 13 km2) Kết quả được tính trong bảng sau:

Bảng 1-17 Đường quá trình lũ thiết kế lưu vực Bà Râu

Thời gian

(Giờ)

Qp=0,2 %(m3/s)

Qp=1,0%

m3/s)

Thời gian(Giờ)

Lấy dung trọng riêng 0,8 (tấn/m3)

Ta có dung tích lơ lửng 1 năm la VII =966 (m3/năm)

Vậy tổng lượng bùn cát là: V= Vbồi lắng + Vbùn cát= 2342 (m3/năm)

1.3.4 Các đặc trưng thủy lưc lưu vực:

Khu vực lòng hồ có suối chính là suối Bà Râu từ phía Tây và tây bắc của vùng,ngoài ra có một nhánh suối nhỏ chảy vào hồ từ phía bắc hạ lưu vai trái tuyến đập Cảhai suối này đều có nước quanh năm,là lưu vực chính cung cấp nước cho hồ,cung cấpchủ yếu vào mùa mưa

Đặc trưng thủy lý các lưu vực tính đến vị trí tính toán xác định trên bản đồ tỉ lệ1/25.000 như sau:

-Các đặc trưng lưu vực đến tuyến công trình đầu mối :

• Lưu vực sông Trâu về phía Bắc

• Lưu vực suối Đông Nha về phía Đông Nam

• Lưu vực suối Kà Tây hay Choro về phía Tây và Nam

-Lưu vực suối Bà Râu có các đặc trưng:

• Diện tích lưu vực : Flv=29km2

• Chiều dà sông : Ls=7,03km

• Độ dốc lòng sông : Js=6,46%

• Độ dốc trung bình sườn lưu vực:Jd=23,97%

1.4.ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH-ĐỊA CHẤT THỦY VĂN:

Qua khảo sát thực địa đồng thời khoan thăm dò lấy mẫu thí nghiệm tại

khu vực xây dựng hồ có các kết quả sau :

1.4.1 Đặc điểm về địa chất:

Toàn bộ vùng hồ Bà Râu phân bố 1 loại đá Granit biotit hạt vừa đến thô.Đá chủyếu bị phong hóa nứt nẻ mềm yếu phần trên mặt,chiều dày phong hóa từ 0,5÷3m,cábiệt có nơi có chiều dày >10m.Dưới sâu là đá phong hóa nhẹ đến tươi,ít nứt nẻ,cứngchắc.Đá góc lộ rải rác dọc lòng suối và dọc đường ven hồ.Toàn bộ lòng hồ được phủmột lớp pha tàn tích dày từ 2÷7m.Đặc điểm này có thuận lợi tạo khả năng giữ nướccủa hồ

1.4.2 Đặc điểm về địa chất công trình vùng đầu mối:

Ngoài những đặc điểm chung như đã nêu ở trên,địa chất vùng tuyến đạp hồ BàRâu được phân thành các lớp phủ bồi tích và tàn tích cụ thể như sau:

- Lớp thổ nhưỡng :Đất Á sét –Á cát chưa hữu cơ đã và đang phân hủy có màu xám,xámvàng,xám đen,kém chặt,nhiều nơi lẫn nhiều dăm sạn tảng lăn.Lớp này phân bố trêntoàn bộ vùng sườn đồi và khu vực thềm suối,chiều dày từ 0,1÷0,5m

- Lớp 1:Cuội sỏi chứa cát ,có chỗ là hỗn hợp cuội sỏi cát,màu xám nhạt.Hàm lượngcuội sỏi chiếm khoảng 60÷80% kém tròn cạnh,cứng chắc,kích thước từ 10÷20cm cábiệt có chỗ >20cm.Lớp bão hòa nước có kết cấu chặt vừa chiều dày trung bình 1÷3m

- Lớp 1a:Đất Á cát đến Á sét nhẹ,có chỗ lẫn ít cuội sỏi màu nâu xám.nâu sẫm.Đất ẩmvừa đến bão hòa nước kết cấu kém chặt,chiều dày lớp từ 0,5÷1,2m

- Lớp 2: Đất Á sét nhẹ đến Á sét trung bình màu nâu nhạt.Đất ẩm trạng thái cứng,kếtcấu kém chặt.Chiều dày lớp từ 1÷2m

- Lớp 2a:Hỗn hợp cát cuội sỏi màu xám nhạt,vàng nhạt.Cuội sỏi Granit thạch anhchiếm khoảng 40÷50%,kém ròn khá cứng kích thước từ 2÷4cm.Tầng bão hòa nước kếtcấu chặt vừa.Chiều dày lớp từ 0,5÷2m

- Lớp 2b: Đất Á cát đến Á sét nhẹ,chứa cuội sỏi màu xám nâu nhạt,hàm lượng cuộisỏi chiếm từ 15÷30%,cứng chắc,kích thước từ 2÷10cm.Đất ẩm,trạng thái cứng, kết cấuchặt vừa đến kém chặt.Chiều dày lớp từ 1÷6m,có nơi >10m

- Lớp 4:Đất Á sét nhẹ đến trung,có chỗ là Á sét nặng chứa ít dăm sạn màu xámnhạt,trạng thái cứng đến nửa cứng,kết cấu chặt vừa đến kém chặt,chiều dày từ 1÷2m

- Lớp 4b: Đất Á sét nhẹ đến trung,đôi chỗ là cát chứa nhiều dăm sạn đến hỗn hợp Ásét,có chỗ lẫn tảng lăn,màu vàng nhạt,nâu vàng,nâu xám.Thành phần dăm sạn làGranit

1.4.3 Đặc điểm về địa chất thủy văn:

 Nước mặt:

Nước mặt trong vùng đầu mối nhìn chung nghèo nàn,chỉ có nước suối Bà Râu vànhánh suối nhỏ chảy vào suối Bà Râu ở phía bờ trái.Mùa mưa nước suối dồi dàonhưng mùa khô nước suối cạn kiệt.Ngoài ra dọc các sườn đồi trong vùng còn có cáckhe rãnh xói nhỏ,chỉ có nước chảy khi trời mưa

 Nước ngầm:

Nước ngầm trong vùng đầu mối cũng rất nghèo nàn.Dọc các rãnh xói và cácchân vách suối trong vùng không có nước ngầm xuất lộ.Trong các hố khoan máy vùnghai vai đập mực nước ngầm thường nằm cách nặt đất từ 5÷7m.Tại các hố khoan ở cáclớp phủ bồi tích,được nước mưa và nước suối cung cấp nên mực nước thay đổi theomùa và theo từng trận mưa,trữ lượng không đáng kể

1.5.ĐÁNH GIÁ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÙNG HỒ VÀ ĐẦU MỐI:

Qua tài liệu khảo sát,khoan thăm dò trắc địa có thể kết luận vùng hồ Bà Râu không

có khả năng thấm nước vì:Bờ hồ và đáy hồ đều cấu tạo phân bố bởi các lớp đất bồitích và pha tàn tích phủ trên đá gốc Granit biotit bị phong hóa với các mức độ khácnhau.Để đảm bảo an toàn về thấm ta có thể sử dụng phương án cắm chân khay đập qualớp bồi tích.Mặt khác phần đá gốc phong hóa nhẹ nằm dưới cùng rất cứng chắc.ít nưts

nẻ lượng mất nước đơn vị nhỏ(q<0,0387/ph/m) nên không cần xử lý chống thấm chonền đập

Với nền đập được cấu tạo chủ yếu là đá Granit biotit phong hóa vừa,cấu tạo khối, nứt

nẻ vừa,không có các lớp đá mềm yếu nên nền đập đảm bảo sức chịu tải và ổn đinh chophương án đập đất đồng chất hoặc không đồng chất

Tràn xả lũ đập Bà Râu dự kiến xây dựng phía vai trái của đập chính.Ngưỡng tràn vàthan tràn nằm trên lớp 5 là lớp đá phong hóa hoàn toàn thành đất

Phần tiêu năng nằm trên lớp 7 là lớp đá phong hóa nhẹ nên đủ khả năng chịu tải tuynhiên để đảm bảo ổn định cho công trình trong quá trình thi công cần phụt vữa ximăng để gia cố nền, chống thấm

Cống lấy nước dự kiến đặt ở vai phải của đập chính(cùng phía với khu tưới).Phần cửavào và thân cống đặt trên lớp 6 là lớp đá phong hóa nứt nẻ vừa.Phần tiêu năng đặt trênlớp 7 là lớp đá phong hóa nhẹ nên nền đảm bảo ồn đinh khả năng thấm rất hạn chế Nhìn chung xử lý nền tại khu vực công trình vùng hồ và đầu mối là không phứctạp,không có các biến cố lớn xảy ra.Chỉ tiêu cơ lý của đát nền như sau:

Bảng 1-18:Chỉ tiêu cơ lý đát nền vùng tuyến đập

Tên lớpChỉ tiêu

Đôn vị

Lớp1a

Lớp 2 Lớp

2a

Lớp2b

1.6 NGUỒN VẬT LIỆU SỬ DỤNG XÂY HỒ

Nguồn vật liệu xây dựng tại chỗ gồm có :đất đắp đập,đá hộc,cát,cuội sỏi,dăm… đểxây dựng công trình đầu mối,hệ thống kênh và công trình trên kênh.Qua khảo sátthăm dò nguồn vật liệu này có thể đáp ứng đủ sử dụng trong quá trình thi công côngtrình

* Đất đắp đập:Được khai thác từ 8 mỏ đất trong phạm vi 200m đến 10km, trữ

lượng phong phú,điều kiện vận chuyển không gặp nhiều khó khăn,thành phần chủ yếu

là lớp 2;2b;2c;4;4b gồm có các chỉ tiêu cơ lý như sa

Bảng 1-19:Chỉ tiêu cơ lý đắp đập

Dung trọng khô chế bị γkcb(T/m3) 1,75 1,74 1,75 1,76

Ctn(kg/cm2) 0.214 0.216 0.22 0.226Lực dính kết Cbh(kg/cm2) 0,23 0,242 0,263 0,236Góc ma sát trong φ Φtn(độ) 21025’ 22014’ 20031’ 24017’

Φbh (độ) 24015’ 26028’ 25035’ 25012’

Hệ số ép lún a1-2(cm2/kg)

 Vật liệu đá:Có thể khai thác 2 mỏ đá cách vi trí công trình từ 300-1500m.Với trữ

lượng >1.800.000m3,thành phần chủ yếu là đá gốc Granit biotit màu xám sáng đốmđen phong hóa nhẹ đến tươi,cấu taọ khối cứng chắc

 Vật liệu cát,sỏi:Có thể dung cát trên sông Dinh chảy qua thị xã Phan Rang cách

công trình khoảng 25÷30km theo quốc lộ 1A và hạ lưu cầu Đại Long trên sông Dinh Nhìn chung do được bồi đắp thường xuyên nên trữ lượng ở đây dồi dào,thành phần chủ yếu là cát thạch anh hạt trung đến hạt thô,lẫn ít sỏi đỏ hàm lượng không đáng kể

CHƯƠNG 2.ĐẶC ĐIỂM VỀ DÂN SINH KINH TẾ XÃ HỘI

2.1.ĐỊA GIỚI HÀNH CHÍNH

Công trình hồ chứa nước Bà Râu nằm trong địa phận xã Phước Khánh và xã Lợi Hải –huyện Thuận Bắc-tỉnh Ninh Thuận.Cách trung tâm huyện Thuận Bắc khoảng 6km vềhướng Bắc

2.2.DÂN SINH-XÃ HỘI

Dân sinh trong khu vực mang nhiều sắc thái dân tộc,phân bố không đều giữa cácvùng.Tuy nhiên người dân ở đây từ lâu đời nay đã có tinh thần gắn bó đoàn kết tốt.Đại

đa số dân trong vùng sống bằng nghề nông là chủ yếu.Với bản chất lao động cần cù vàchịu khó,nhân dân trong vùng đã không ngừng cải tạo thiên nhiên,cải tạo đồng ruộngtạo ra sản phẩm nông nghiệp,hang hóa để phục vụ cho bản thân và xã hội.Theo kết quảđiều tra thống kê tình hình sản xuất nông nghiệp và dân sinh kinh tế các thôn trongkhu hưởng lợi của công trình hồ Bà Râu như sau:

Bảng 2-1:Bảng thống kê về dân sinh xã hội

Tốc độ tăng trưởng dân số luôn ở mức :<1,7%

2.3.HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP

Vùng dự án là vùng kinh tế miền núi thuộc xã Phước Khánh huyện ThuậnBắc.Nông nghiệp là nghề sống chủ yếu của nhân dân trong vùng,nhưng nền sản xuấtnông nghiệp ở đây còn nghèo nàn lạc hậu.Chủ yếu lấy nguồn nước từ suối Bà Râubằng cách ngăn đập tạm để tưới 1 vụ cho phần diện tích ven bờ suối.Còn phần diệntích canh tác nằm ven sườn đồi hoặc vùng cao thì hoàn toàn nhờ vào nước trờímưa,chính vì vậy phần lớn diện tích canh tác nơi đây phụ thuộc vào thiên nhiên gâycho người dân nơi đây gặp nhiều khó khăn trong sản xuất nông nghiệp.Theo thống kêhiện nay diện tích đất của xã được phân bổ như sau:

Bảng 2-2:Bảng thống kê diện tích đất trong vùng

-đất nương rãy ha 717,42Đất trồng cây hàng năm khác ha 869,57

Trong số diện tích đất canh tác nói trên có 25ha đất trồng lúa,30 ha đất rãy nằmtrong khu vực lòng hồ.Nhìn chung ruộng đất trong xã được phân bố đều ở 4 thôn vàtập trung bên suối Bà Râu.Trong khu hưởng lợi hiện nay diện tích đất canh tác đang sửdụng nguồn nước tưới từ suối Bà Râu bao gồm:

+ Lúa vụ mùa : 100ha

+ Mía : 30ha

Do nguồn nước tưới không chủ động nên hầu hết ruộng trong khu vực được gieo hạt làchủ yếu.Đất rẫy và đất vườn được trồng bắp,bong,cây thuốc lá được trồng rải rác trongcác gia đình.Dự kiến năng suất và sản lượng trong khu hưởng lợi sẽ đạt được như sau

TT Cây trồng Trước khi có dự án Sau khi có dự án

Diệntích(ha)

Năng suất(T/ha)

Sảnlượng(T)

Diệntích(ha)

Năngsuất(T/ha)

Sảnlượng(T)

2.4 HIỆN TRẠNG LÂM NGHIỆP

Trong khu vựu có khoảng 1090,07 ha đất nông nghiệp Tập trung nhiều la rừngđầu nguồn.Rưng ở đây thuộc loại nghèo,không có nhiều loại gỗ quý ,càng xuôi về hạ

du rừng càng thưa và phàn lớn là bụi rậm Gần đây địa phương đã ngăn chặn được nạnphá rừng bừa bãi,va có kế hoạch trồng rừng mới

2.5 HIỆN TRẠNH THỦY LỢI

2.5.1 Hiện trạng tưới :

Trong những năm qua,công tác thủy lợi chưa được chú trọng Do nguồn vốn đầu

tư hạn chế,chưa có những giải pháp công trình để phục vụ cho nhu cầu phát triển nôngnghiệp trong khu vực dự án.nguồn nước dự chủ yếu là nguồn nước mưa dẫn đếnnguồn nước bấc bênh hiệu quả phát triển nông nghiêp thấp dẫn tới đời sống trongvùng con ngeo nàn khong ổn định

Trong năm gân đây,nhân dân trong vùng tiểu dự án đã tự làm một số đập dâng trênsuối Bà Râu để tưới cho 200 ha diện tích đất canh tác.Nhưng những đập này còn nhỏ

lẻ mang tính chất tạm thời,cứ sau một trận lũ đập lại hư hỏng nặng

2.5.2 Hiện trạng tiêu:

Trong khu vực không có hệ thong công trình tiêu thoát nước, vào mùa lũ khi nướcthượng nguồn từ các sườn dốc núi đổ về gây phá hoại các kênh mương tự làm củanhân dân và gây lụt cho vung hạ lưu

Thực tế hiện trang cho thấy rẳng: Hệ thong thủy lợi vùng tiểu dự án chưa được dầu

tư xây dựng thích đáng,chưa đáp ứng nhu cầu tưới tiêu Để đáp úng yêu cầu sản suất,tăng năng suất,tăng thời vụ và nâng cao đời sống nhân dân ,biện pháp công trinh tối

ưu nhất là cân phải xây dựng hồ chứa nước để trữ nước vào mùa lũ và cấp nước vàomùa kiệt

2.6 QUAN HỆ Q=f(Z) HẠ LƯU TRÀN

Công thức tính:

Q=

2/3 1/21

.R i

n ω

Kết quả tính toán như bảng sau:

Bảng quan hệ Q=f(Z) hạ lưu tràn-tuyến 1

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ VÀ

NHIỆM VỤ CỦA CÔNG TRÌNH

3.1.NHIỆM VỤ CỦA CÔNG TRÌNH

Xây dựng hồ chứa nước Bà Râu nhằm điều tiết lưu lượng nước đến từ suối chính làsuối Bà Râu và các nhánh sông suối nhỏ trong lưu vực để phục vụ cho các mục đíchsau:

+ Giảm lũ cho khu công nghiệp Du Long ,trung tâm Huyện Thuận Bắc.Chống sạt

lở ,đảm bảo an toàn cho khu Bà Râu-Ấn Đạt là thôn của đồng bằng dân tộc Răc Lây + Cung cấp nước chảy tự chảy cho diện tích đất canh tác là 300 ha của xã LợiHải,huyện Thuận Bắc

+ Cấp nước phục vụ cho dân sinh và vật nuôi trong vùng

+ Cấp nước cho khu công nghiệp Du Long

+ Cải tạo môi trường sinh thái

+ Ngoài ra khu vực hồ chứa sẽ kết hợp với nuôi trồng thuỷ sản

3.2.PHƯƠNG HƯỚNG QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN SẢN XUẤT.

Trước mắt cũng như lâu dài sẽ tập trung thực hiện chính sách của Đảng vàNhà nước là phủ xanh đất trống đồi trọc,bảo tồn và phát triển các diện tích đất trồngrừng hiện có,tái tạo lại các diện tích rừng đâng ở trong tình trạng đát trống đồi trọc Nâng cao nhiệm vụ quản lý điều hành của các cấp đối với nhiệm vụ phát triển kinh

tế vùng đồi núi,vùng bán sơn địa,nâng cao trình độ thâm canh ,tiếp nhận tiến bộ khoahọc kỹ thuật cho người dân.Đầu tư xây dựng,quy hoạch hệ thống công trình thuỷ lợi

để phục vụ cho công tác chuyển đổi cơ cấu kinh tế nông nghiệp của tỉnh Ninh Thuận

đã được Chính phủ phê duyệt cụ thể như sau:

3.2.1 Quy hoạch tưới:

+Sử dụng biện pháp công trình hợp lý,khai thác tối đa tiềm năng về nguồn nước

để phục vụ cho sản xuất nông nghiệp,tăng diện tích canh tác ,tăng mùa vụ lên 2 đến 3

vụ trong năm.Đưa ra phương án bố trí cây trồng hợp lý để khai thác tiềm năng về đấtđai,khí hậu và lao động địa phương để mang lại hiệu quả kinh tế cao

+Xây dựng hồ chứa để cắt giảm lưu lượng đỉnh lũ cho hạ du,cấp nước tưới vànước sinh hoạt cho người dân kết hợp giao thông thuỷ ,du kịch sinh thái

+Kiên cố hoá hệ thống kênh mương bằng vật liệu bê tông hoặc vật liệu khác nhằmtiết kiệm nguồn nước,đảm bảo công trình kiên cố lâu dài,bền vững

3.2.2.Quy hoạch tiêu:

Xây dựng,quy hoạch hệ thống công trình tiêu thoát hợp lý chống ngập úng như:Hệthống công trình tưới ,tiêu kết hợp

Ngoài ra cần cố các biện pháp quy hoạch phân bổ hợp lý như:Công trình thuỷ lợi kết hợp với giao thông ,quy hoạch các vùng trồng rừng nhằm giảm thiên tai do lũ lụt,phân bố đồng đều dân cư giữa miền núi và đồng bằng

3.3.PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ

Tiếp tục tạo thuận lợi để phát triển sản xuất ,đẩy nhanh tốc độ tăng trưởng kinh tế dựa trên Nông-Lâm-Công nghiệp chế biến và Dịch vụ,để đua mức sống của nhân dân trongvùng lên gấp 2 lần so với hiện tại ,giải quyết cơ bản số hộ nghèo

Căn cứ vào quy hoạch và mục tiêu phát triển của toàn huyện ,điều kiện địa hình địamao ,khí hạu thời tiết,đất đai thổ nhưỡng…của vùng dự án,dự kiến các mục tiêu sảnxuất sau khi dự án hồ chứa nước Bà Râu đưa vào vận hành khai thác

Để khai thác triệt để nguồn tài nguyên thiên nhiên,đẩy nhanh phát triển sản xuấtnông nghiệp ,chuyển mạnh cơ cấu sản xuất theo hướng sản xuất hàng hoá tạo đà pháttriển cho nghành sản xuất công nghiệp,nhất lạ công nghiệp chế biến mạt hàng nôngsản thì cơ cấu cây trồng dự án bao gồm:Lúa nước,Mía,Thuốc lá,Bông vải…

3.4.NHU CẦU DÙNG NƯỚC.

3.4.1.Lượng nước phục vụ tưới:

Căn cứ và yêu cầu dùng nước ,diện tích đất canh tác và cơ cấu cây trồng Dự

kiến mức tưới cho vùng dự án như sau

Bảng 3-1:Diện tích và năng suất cây trồng

TT Cây trồng

Thời gian sinh trưởng Thời gian gieo trồng Mức tưới Diệntích(ngày) (ngày/tháng) mức tưới (ha)

Từ kết quả khảo sát đánh giá nhu cầu dùng nước của dự án em có bảng tổng hợp

nhu cầu dùng nước được chia đều cho các tháng tròn năm như sau:

Bảng 3-2 :Lưu lượng yêu cầu trong năm.

PHẦN II:THIẾT KẾ CƠ SỞCHƯƠNG 4.GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

Bố trí tổng thể công trình đầu mối là một khâu rất quan trọng,không những ảnhhưởng lớn đến các thông số kĩ thuật –kinh tế của công trình ,điều kiện thi công mà cònảnh hưởng đến sự thuận lợi và chất lượng sử dụng khai thác công trình.Phương án bốtrí phải đảm bảo các công trình trong đầu mối phát huy hết nhiệm vụ,quan hệ và tácđộng lẫn nhau giữa chúng có lợi nhất cho vận hành,khai thác và quản lí

4.1 GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

4.1.1 Lựa chọn địa điểm xây dựng công trinh đầu mối

Dựa vào yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nuớc, điều kiện địa hình, địa chất thủyvăn và các tài liệu khác để chọn ra các vùng tuyến có khả năng xây dựng công trìnhnhư sau

Căn cứ điều kiện vùng lòng hồ và vùng bố trí đập có hai phương án bố trí tuyến đập:

* Tuyến1 : Bố trí tại ngã ba suối chính và cắt qua một suối phụ Tại đây thềm sông

hẹp, khoảng 400m nhưng bị chia cắt bởi các suối Hai bờ dốc,việc bố trí các hạngmục tràn, cống có khó khăn, khối lượng đất đá đào lớn Diện tích ngập khu lòng hồnhỏ, ít ảnh hưỡng đến khu dân cư thượng lưu chiều dài kênh chính ngắn

* Tuyến 2 : Bố trí tại đoạn sông cách ngã ba suối khoảng 1km về thượng lưu, thềm và

lòng suối rộng khoảng 600m Phía bơ trái thế đát có hình yên ngựa thuận lợi cho viêc

bố trí các hạng mục tràn, cống Diện tích vùng ngập thượng lưu lớn, ảnh hưỡngnghiêm trọng đến khu tái định cư của đồng bào đân tộc khi xây dựng khu công nghiệp

Du long

4.1.2 Phân tích lựa chọn tuyến công trình hợp lý

* Về mặt kỹ thuật

Ưu điểm của tuyến 1

- Mặt bằng để bố trí và thi công các hạng mục công trình đầu mối tuyến 1 khá rộngrãi và thuận tiện Vật liệu đắp đập gần hơn, dễ vận chuyển

- Về mặt môi trường thì theo Báo cáo đánh giá tác động môi trường khi xây dựngcông trình ở tuyến 1 sẽ ít ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường hơn khi xây dựng côngtrình ở tuyến 2

Ưu điểm của tuyến 2 so với tuyến 1 (chính là nhược điểm của tuyến 1):

- Do mực nước chết của hồ ở tuyến 2 cao hơn mực nước chết của hồ ở tuyến 1nênkhả năng tưới tự chảy của tuyến 2 rộng hơn và cũng là điều kiện góp phần mở rộngdịên tích khu tưới của công trình ở tuyến 2

* Về mặt kinh tế

Với mỗi vùng tuyến trên phân tích chọn một tuyến ứng với từng quy mô tưới, cáchạng mục công trình đều thiết kế sơ bộ, tính toán khối lượng, tính toán vốn xây lắp,đánh giá tác động môi trường

=> Vậy phương án em chọn là xây dựng công trình ở vùng tuyến 1 vì ở vùng tuyến 1đảm bảo về mặt kỹ thuật cũng như về kinh tế

4.2 HÌNH THỨC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

4.2.1 Đập ngăn sông

-Đập đất là loại đập sử dụng vật liệu địa phương

Đập đất có những ưu điểm sau:

+ Dùng vật liệu tại chỗ, tiết kiệm được các vật liệu quý như sắt, thép, xi măng.Công tác chuẩn bị trước khi xây dựng không tốn nhiều công sức như các loại đậpkhác

+ Cấu tạo đập đất đơn giản, giá thành hạ

+ Bền và chống chấn động tốt

+ Dễ quản lý, tôn cao, đắp dầy thêm

+ Yêu cầu về nền không cao nên phạm vi sử dụng rộng rãi

+ Thế giới đã tích luỹ được nhiều kinh nghiệm về thiết kế, thi công và quản lý đập.-Đập bê tông trọng lực là đập có khối lượng bê tông lớn Đập duy trì ổn định nhờtrọng lượng của khối bê tông này

Loại đập này có ưu điểm là kết cấu và phương pháp thi công đơn giản, độ ổn địnhcao có thể dùng để tràn nước hoặc không tràn nước Nó sớm được sử dụng trên toàn thếgiới.Song việc xây dựng đập bê tông rất tốn kém và đòi hỏi nền đập phải là nền đá

Do điều kiện địa chất của vùng tuyến chủ yếu là nền đất và vật liệu xây dựng xungquanh vùng có sẵn và có thể khai thác để đắp đập nên chọn phương án đập ngăn nước

là đập đất

4.2.2 Công trình tháo lũ

Để tận dụng tối đa địa hình nhằm giảm chi phí xây dựng công trình, chúng tôi lựa chọn tuyến tràn tràn dọc có của van nối tiếp sau tràn là dốc nước, hình thức tiêu năng đáy để tiêu năng dòng chảy có lưu tốc cao ở cuối dốc

Hình thức ngưỡng tràn:

-Phương án 1:Hình thức ngưỡng tràn kiểu Ôphixêrôp bằng bêtông và bêtông cốt thép

có của van điều tiết

• Vận hành phức tạp và ít an toàn(kẹt cửa van)

-Phương án 2:Tràn tự do kiểu phím đàn piano:

+Ưu điểm:

• Có thể xây dựng trên các đoạn đập mới hoặc hiện hữu

• Lưu lượng đơn vị q có thể tháo lũ đạt từ 5 đến 100 m3/s-m

• Xây dựng tràn kiểu phím Piano làm tăng chiều dài tràn nước

,trong cùng chiều rộng kênh tháo lũ B,lưu lượng tháo lũ tăng ítnhất là 4 lần so với kiểu đập tràn thực dụng Creager.

• Cấu trúc đơn giản nên công tác quản lý vận hành dể dàng và dễxây dựng với nguồn vật liệu có sẵn tại chỗ nên Giá thành xâydựng thấp

• Tăng độ an toàn, khả năng trữ nước, khả năng kiểm soát lũ củacác đập ngăn nước hiện hữu

Do thời gian nghiên cứu có hạn và được sự đồng ý của giảng viên hướng dẫn em xin

trình bày hình thức ngưỡng tràn xả lũ theo phương án 1(tràn thực dụng có của van điều tiết) trong phần thiết kế công trình tháo lũ sơ bộ,kỹ thuậtvà phương án 2 (Tràn

piano)ở phần chuyên đề kỹ thuật(Chương 14)

4.2.3 Cống lấy nước

Cống lấy nước được bố trí bên vai phải đập, theo mực nước yêu cầu đầu kênh vàmực nước chết của hồ Do sự chênh lệch mực nước thượng lưu lớn nên công nghệđược chọn là cống lấy nước không áp Kết cấu cống BTCT mặt cắt chữ nhật

4.3 CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ

4.3.1 Cấp công trình

Theo TCXDVN 285-2002, cấp công trình của dự án hồ chứa nước xác định từ 2điều kiện sau:

4.3.1.1 Theo năng lực phục vụ

Từ nhiệm vụ của hồ chứa Bà Râu là Cung cấp nước tự chảy cho diện tích đất canh tác

là 300ha của xã Lợi Hải,huyện Thuận Bắc

→TCXDVN 285-2002, Bảng 2.1 cấp công trình là cấp IV

4.3.1.2.Theo chiều cao công trình và loại nền:

Sơ bộ xác định chiều cao công trình: H = MNDBT - Zđáy đập + d Trong đó:

H: Chiều cao công trình

MNDBT: Cao trình mực nước dâng bình thường, được xác định trong phần tínhtoán điều tiết hồ Zbt = 55 m

m Z

Z

Z đayđâp= duongbocmomin ngdap = lòngsongTN− 1 , 2 = 41 , 7 − 1 , 2 = 40 , 5

d: Độ cao an toàn kể đến độ dềnh do gió, chiều cao sóng leo ứng với MNDBT, d

= (1.5-3m), sơ bộ chọn d = 2m

Thay các giá trị vào công thức : H = 55 – 40,5 + 2 = 16,5m

Tra bảng (2-2) trang 7 -TCXDVN 285-2002, với loại đất nền là loại B, được cấpcủa công trình là cấp III

+ Tần suất kiểm tra: 0.2 %.

- Theo điều (4.1.3) trang 19-14TCN-157-2005, tần suất gió tính toán:

+ Tần suất gió lớn nhất: P = 4%

+ Tần suất gió bình quân lớn nhất: P = 50%

- Theo điều (6-2) trang18, TCXDVN-285-2002, hệ số tổ hợp tải trọng nc:Trongtính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất:

+ nc = 1.0 : đối với tổ hợp tải trọng cơ bản

+ nc = 0.9 : đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt

+nc =0,95:Đối với tại trọng trong quá trình thi công,sửa chữa

- Theo phụ lục B, trang 35-TCXDVN 285-2002, hệ số điều kiện làm việc: m = 1

- Theo trang 17-TCXDVN 285-2002,hệ số tin cậy đối với cong trình cấp III:Kn =1,15

- Theo bảng (6-1) trang 18-TCXDVN 285-2002, hệ số lệch tải n = 1,05-1,2

- Theo bảng (4-6) trang 38-14TCN-157- 2005, hệ số an toàn cho mái đập

+ Kcp = 1,3 - Tổ hợp tải trọng chủ yếu

+ Kcp = 1.1 - Tổ hợp tải trọng đặc biệt

- Tra bảng (7-1) trang 31-TCXDVN 285-2002, tuổi thọ công trình T = 75 năm

- Tra bảng (4-1), trang 19-14 TCN 157-2005, độ vượt cao an toàn:

+ Mực nước dâng bình thường : a = 0.7 m

+ Mực nước dâng gia cường : a’= 0.5 m

+ Mực nước lũ kiểm tra : a” = 0.2 m

- Trữ hết lượng bùn cát bồi lắng trong suốt thời gian công tác của hồ chứa.

- Đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy

- Đảm bảo yêu cầu giao thông và thủy sản

5.2.1.2.Mực nước chết (Z c ):

MNC (Zc) là cao trình mực nước tương ứng với dung tích chết Vc

MNC và dung tích chết Vc có quan hệ với nhau theo quan hệ đặc trưng địa hình khonước (Z ~ V)

5.2.2 Cách xác định V c và Z c

Dựa trên nguyên tắc :

-Phải đảm bảo trữ hết lượng bùn cát bồi lắng trong suốt thời gian công tác của hồ-Đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy Zc> Zđk

-Đảm bảo yêu cầu giao thông, thuỷ sản (tàu bè đi lại được, cá sống được)

5.2.2.1 Theo yêu cầu chứa bùn cát:

Dung tích chết phải chứa hết phần bùn cát lắng đọng trong thời gian hoạt động của hồchứa:

Trong đó :

Vbc: Lượng bùn cát lắng đọng hàng năm, Vbc = 2342 m3/năm

T : Tuổi thọ hồ chứa nước Bà Râu, tra bảng (7-1) trang 31-TCXDVN 285-2002, tuổithọ công trình T = 75 năm

K : Hệ số an toàn , K = 1.2 – 1.5 , chọn K = 1.4

⇒ V = 2342 = 246×103 m3

Từ V = 246×103 m3 , tra quan hệ (Z ~ V) - bảng 1-1, được Z =47m

5.2.2.2 Theo yêu cầu tưới tự chảy

Điều kiện đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy : Zc> Zđk

Dựa vào bình đồ bố trí hệ thống kênh tưới, xuất phất từ khu tưới có cao độ A0 tínhngược lên đến kênh chính, để xác định cao trình khống chế đầu kênh Zđk :

Zđk = Ao + ∑ Li.i + ∑∆Z (5-2)Trong đó:

Ao : Cao độ điểm truyền đầu tiên

Li.i : Tổng tổn thất dọc đường ứng với từng đoạn kênh

Li : Chiều dài từng đoạn kênh

i : Độ dốc kênh

∑∆Z : Tổng tổn thất qua các công trình trên kênh

Theo tài liệu đã cho thì cao trình khống chế đầu kênh chính là Zđk = 46m

5.2.2.3 Theo các yêu cầu khác:

5.3 XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH HIỆU DỤNG (V h ) VÀ MỰC NƯỚC DÂNG BÌNH

5.3.1 Khái niệm

Dung tích hiệu dụng (Vh) là phần dung tích nằm trên dung tích chết (V0) Dung tíchhiệu dụng làm nhiệm vụ điều tiết nước trong hồ,và cấp nước hoặc tạo đầu nước chonhà máy thủy điện

MNDBT là mực nước cao nhất trong chế độ làm việc bình thường của hồ điềutiết,đó là mực nước trong kho khống chế phần dung tích chết và dung tích hiệu dụng.MNDBT được xác định từ quá trình điều tiết lưu lượng trong hồ giữa lượng nướcđến,nhu cầu dùng nước hạ lưu và tổn thất của hồ chứa

Giá trị của MNDBT được suy ra từ quan hệ (Z ~ V) khi biết (Vc + Vhi)

Vh=Vc+Vhi

Trong đó :

-Vhi là dung tích hữu ích của hồ chứa,là phần dungtichs nằm giữa MNC vàMNDBT.Đây chính là phần dung tích nước tham gia tích cực vào quá trình điều tiếtdòng chảy

-Vh :Dung tích hồ,là phần dung tích toàn bộ của hồ ứng với MNDBT.Đây làphần dung tích nước lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường của hồ điều tiết

5.3.2 Cách xác định V h và Z bt

5.3.2.1 Lý thuyết tính toán điều tiết hồ chứa

a.Nhiệm vụ điều tiết dòng chảy

Điều tiết dòng chảy nhằm phân phối lại nguồn nước theo thời gian và không giancho thích ứng với nhu cầu dùng nước một cách tốt nhất,heo khả năng của hồ chứa vàcông trình Nhờ vậy,công trình thủy lợi có thể sử dụng một cách hợp lí nguồn nước.Điều tiết dòng chảy giải quyết mâu thuấn cơ bản trong tự nhiên bằng cách nâng caolưu lượng nhỏ trong mùa khô,giảm lưu lượng lớn trong mùa mưa,phân phối lại dòngchảy cho phù hợp với nhu cầu

Kết quả tính toán điều tiết dòng chảy cho phép xác định MNDBT và Vhi của hồchứa sao cho trong quá trình điều tiết,lưu lượng nước giữ lại trong mùa mưa nhiềunước đủ để cung cấp cho nhu cầu trong mùa ít nước.Do đó cần phải tính toán chínhxác MNDBT sao cho hồ đạt hiệu quả kinh tế cao nhất

b.Phân loại điều tiết dòng chảy

Theo chu kì điều tiết người ta phân thành điều tiết ngày,tuần(điều tiết ngắn hạn) vàđiều tiết nhiều năm(điều tiết dài hạn).Nếu hồ chứa có đủ dung tích hữu ích chứa toàn

bộ nước thừa để lợi dụng được lượng nước đến của năm thiết kế(năm ít nước tínhtoán) thì gọi là điều tiếtnăm hoàn toàn.Khi có xả thừa ta có thể điều tiết năm khônghoàn toàn hay điều tiết mùa

Mức độ điều tiết của hồ do sự thay đổi của dòng chảy hằng năm và yêu cầu cấpnước quyết định.Có hai hình thức điều tiết dài hạn :Điều tiết năm và điều tiết nhiềunăm

Hồ chứa điều tiết năm(còn gọi là điều tiết mùa) là hồ chứa có chu kì điều tiết là 1năm.Hồ chứa điều tiết nhiều năm có chu kì kéo dài trong một số năm,số năm của chu

kì điều tiết cũng không phải là cố định mà thay đổi phụ thuộc vào quá trình dòng chảyđến là quá trình nước dùng.

Dấu hiệu để phân biệt hình thức điều tiết của hồ chứa được xác định như sau :

-Khi lưu lượng nhỏ nhất thiết kế trong thời kì kiệt (Qkpmin)lớn hơn hoặc bằng lưulượng cần cấp cho hộ dùng nước là q(Qkpminq)thì không cần điều tiết Khi đó chỉ cầnlàm đập dâng để có đầu nước cho tưới hoặc phát điện

-Hồ chứa điều tiết năm là trường hợp mà tổng lượng dòng chảy mùa kiệt Wkp tươngứng với tần suất thiết kế nhỏ hơn toongr lượng nước dùng trong thời kì mùa kiệtnhưng tổng lượng dòng chảy năm thiết kế Wp phải lớn hơn hoặc bằng tổng lượng nướcdùng trong cả năm

- Tổng lượng nước yêu cầu năm thiết kế với P = 75% là :

Wq=Wy/c= Wtưới + Ws.hoạt + Wkhác =3,81.106 m3 – xem bảng (3-2)

⇒Nhận xét : Lượng nước đến năm thiết kế P = 75% lớn hơn lượng nước yêu cầu WP>

Wq (cung > cầu).Nên hình thức hồ sẽ là điều tiết năm

5.3.2.2 Nguyên lý tính toán :

Dùng nguyên lý cân bằng nước viết cho kho nước trong từng thời đoạn tính toán.Thời đoạn tính toán qui định là tháng, theo thời gian năm thủy văn (1 năm thuỷ văn lànăm bắt đầu từ tháng đầu mùa lũ năm trước tới tháng cuối mùa kiệt năm sau)

Trên cơ sở đó dựa vào nhu cầu dùng nước từng thời đoạn để xác định được thời kỳthiếu nước và thời kỳ thừa nước, từ đó xác định được phần dung tích cần thiết (dungtích hiêu dụng) để thiết kế

Ta có phương trình cân bằng nước :

(5-4)

Trong đó:

Q : Lưu lượng nước đến đã biết

qyc : Lưu lượng nước yêu cầu

qb.hơi: Lượng nước bốc hơi khỏi hồ nước

qthấm: Lưu lượng thấm(phụ thuộc vào điều kiện địa chất lòng hồ, Vhồ)

qxả : Lượng nước xả thừa(phụ thuộc vào quá trình nước đến, phương thức vận hànhkho nước)

V1, V2: Dung tích hồ đầu và cuối thời đoạn tính toán

yc

1 2

qq

qq

q

V V t q Q

Vận hành hồ chứa thường tiến hành theo hai phương án:

-Phương án trữ sớm:Nước được tích vào hồ ngay từ tháng thừa nước đầu tiên và tíchhết lượng nước thừa hàng tháng cho đến khi nước được tích đầy hồ mới xả thừa

-Phương án trữ muộn :Việc tích nước được thực hiện ở cuối thời kì thừa nước sao chođến thời điểm cuối của thời kì thừa nước hồ chứa mới được tích đầy

Phương án trữ sớm có ưu điểm là việc tích nước đầy kho được đảm bảo chắc chắn hơnnhưng có nhược điểm là đất đai ven hồ sớm bị ngập.Việc đảm bảo an toàn cho thânđập,công tác phòng lụt của hồ chứa…có khó khăn.Ngược lại,khi dùng phương án trữmuộn nếu không có dự báo thì hồ chứa khó đảm bảo chứa đầy nhưng vê mặt an toàncho đập,phòng lũ cho hồ chứa và hạ lưu…có lợi hơn,bùn cát bồi lắng trong hồ ít hơn.Lựa chọn phương án trữ sớm:

Bước 1: Sắp xếp lượng nước đến và lưu lượng nước dùng hàng tháng ứng với P =

75% theo trình tự năm thuỷ văn bắt đầu là tháng đầu mùa lũ (tháng V), kết thúc thángcuối mùa kiệt (tháng IV)

Bước 2: Tính tổng lượng nước đến và lượng nước dùng hàng tháng : W = Q t∆

Trong đó : Q : Lưu lượng nước

t

∆ : Thời gian trong tháng.

Bước 3: Từ tổng lượng nước đến và tổng lượng nước dùng hàng tháng, tiến hành tính

toán cân bằng nước xác định dung tích hiệu dụng của hồ khi chưa kể tổn thất

K : Hệ số thấm của hồ phụ thuộc điều kiện địa chất lòng hồ, lấy K = 1%

Vtb:Dung tích bình quân hồ trong tháng

F : Diện tích mặt hồ bình quân trong tháng

Bước 5: Tính tổng lượng nước đi trong tháng : Wđi = Wyc + Wtt

Bước 6: Tính cân bằng nước hồ chứa khi đã kể tổn thất: Wđến – Wđi =± ∆V

Bước 7: Từ tổng lượng nước đến, tổng lượng nước dùng và tổng lượng nước tổn thất

hàng tháng, tiến hành tính toán cân bằng nước xác định dung tích hiệu dụng của hồ khi

Bảng 5.1:Tính dung tích hiệu dụng của hồ chứa chưa kể đến tổn thất hồ

chứa theo phương án trữ sớm

Giải thích các đại lượng trong bảng:

Cột 1: Thứ tự các tháng xếp theo năm thủy lợi tháng đầu tiên là tháng IX(tươngứng với tháng mà lượng nước đến lớn hơn hoặc bằng lượng nước dùng)

Cột 2: Số ngày của từng tháng ∆t

Cột 3: Lưu lượng nước đến bình quân tháng ứng với P = 75% (bảng 1.5)

Cột 4: Tổng lượng nước đến từng tháng : WQ = Qi×∆ti ;Qi lấy ở( bảng 1.5)Cột 5: Tổng lượng nước yêu cầu từng tháng Wq=q x Δt; q lấy ở(bảng1.6)

Cột 6: Lượng nước thừa hàng tháng (khi WQ>Wq) thì (6) = (4) - (5)

Cột 7: Lượng nước thiếu hàng tháng ∆V-của thời kỳ thiếu nước khi WQ<Wq

Thì (7)=(5)-(4)

Nhận xét:

Từ bảng tính toán (5-1) cho thấy, trong một năm có 1 thời kì nước thừa liên tụcvới lượng nước thừa là V+ và 1 thời kì nước thiếu liên tục với lượng nước thiếu là V-

→ Hồ chứa điều tiết 1 lần

Trong trường hợp này dung tích hiệu dụng phải bằng lượng nước thiếu V- Như vậy , dung tích hiệu dụng của hồ chứa là:

Vh=ΣV-=3,013 106m3

Với điều kiện ΣV+ ≥ ΣV- mới có đủ lượng nước thừa cần phải tích để bù vàolượng nước thiếu V-

Cột 8: Là quá trình lượng nước có trong hồ (kể từ mực nước chết)

Khi tích nước tại một thời điểm giá trị dung tích nước trong hồ ở cột (8) là lũytích các giá trị ở cột (6) nhưng không được vượt quá giá trị Vh Trong trường hợp

lượng nước tích trong hồ đã đạt Vh thì lượng nước xả thừa được ghi vào cột (9) bằnglượng nước lũy tích trừ di Vh

Khi cấp nước thì lượng nước ở hồ chứa tại thời điểm tính toán bằng lượng nước

ở cuối thời đoạn trước trừ đi lượng nước cần cấp tại thời điểm đó ghi ở cột (7)

Cột 9: Tổng lượng nước xả thừa

Vậy từ bảng tính ta códung tích hiệu dụng khi chưa kể tổn thất là

Vh= 3,013.106 m3

Dung tích toàn bộ Vbt =Vc+Vh=0,45.106 +3,013.106=3,463.106m3

Bảng 5.2 Tính dung tích hiệu dụng của hồ chứa có kể đến tổn thất hồ chứa theo phương án trữ sớm (Bảng tính lần 1)

%10010

584.3

10)584.3013.3(

Bảng 5.2 Tính dung tích hiệu dụng của hồ chứa có kể đến tổn thất hồ chứa theo phương án trữ sớm (Bảng tính lần 2)

%10010

515.3

10)584.3515.3(

Giải thích các đại lượng trong bảng:

Cột 1: Thứ tự các tháng xếp theo năm thủy lợi tháng đầu tiên là tháng V (tươngứng với tháng mà lượng nước đến lớn hơn hoặc bằng lượng nước dùng)

Cột 2: là cột 8 của lần tính lặp đầu tiên chưa kể tổn thất ( bảng 4.1) cộng vớidung tích chết VC Như vậy Vi ở cột 2 là dung tích của hồ chứa ở cuối mỗi thời đoạntính toán Δt

Cột 3: là dung tích bình quân trong hồ chứa : 2

c đ bq

V V

Cột 9: Tổng lượng nước đến của từng tháng lấy từ cột (4) của bảng 4.1

Cột 10: Lượng nước dùng hàng tháng chưa kể tổn thất cột (5) của bảng 4.1cộng với lượng nước tổn thất ở cột 8 của bảng 4.2

Cột 11: Lượng nước thừa hàng tháng ( khi Wđ>Wq) cột (11)= (9)-(10)

Cột 12 : Lượng nước thiếu hàng tháng của thời kỳ thiếu nước (khi Wđ<Wq)

Cột 13:Dung tích hồ hàng tháng tính tương tự cột 8 của bảng ( 4.1)

Cột 14:Lượng nước xả thừa tính tương tự cột 9 của bảng( 4.1)

MNDBT 55,5 4,235

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT

6 1 MỤC ĐÍCH NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

6.1.1 Mục đích

Tính toán điều tiết lũ khi thiết kế hồ chứa để xác định qui mô kích thước của côngtrình xả lũ, dung tích điều tiết lũ, mực nước lớn nhất trong hồ chứa, với mục đíchchống lũ cho bản thân công trình và thõa mãn yêu cầu phòng lũ cho hạ du

6.1.2.Nhiệm vụ tính toán điều tiết lũ bằng kho nước

Nhiệm vụ cơ bản của việc tính toán điều tiết lũ là để xác định:

• Dung tích điều tiết lũ

• Các mực nước điều tiết lũ

• Hình thức vận hành công trình xả lũ

• Quy mô và kích thước công trình xả lũ

Cụ thể, đối với phạm vi của đồ án tốt nghiệp, nhiệm vụ của tính toán điều tiết lũ là

để xác định đường quá trình xả lũ (q~t) Từ đó, ta xác định được các giá trị qxmax, Vsc ,

Hsc ứng với từng phương án chiều rộng Btr, trên cơ sở đó, ta xác định được cao trìnhđỉnh đập, quy mô kích thước của công trình tràn sao cho phù hợp với yêu cầu phòng lũ

ở hạ lưu, đồng thời chống ngập úng ở thượng lưu

6.1.3 Ý nghĩa

Việc tính toán điều tiết lũ gắn liền với quy mô, kích thước công trình tràn, nó sẽ ảnhhưởng trực tiếp đến cao trình đỉnh đập, chiều dài cống lấy nước, phòng lũ ở hạ lưu vàcác vấn đề khác, nó quyết định đến giá thành công trình, yêu cầu về thi công Vì thế, taphải tính toán điều tiết lũ cho nhiều phương án khác nhau để tìm ra một phương án tối

ưu nhất cả về mặt kỹ thuật và kinh tế

6.1.4 Phương pháp tính toán điều tiết lũ

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp tính toán điều tiết lũ và tất cả các phương pháptính toán đều dựa trên một nguyên lý cơ bản, đó là việc hợp giải phương trình cânbằng nước, phương trình thủy lực của công trình xả lũ các phương pháp là:

- Phương pháp thử dần

- Phương pháp bán đồ giải của Pôtapôp

- Phương pháp đơn giản Kôtrêrin

- Phương pháp Runge – Kutta bậc ba

Tất cả các phương pháp trên đều dựa trên một nguyên lý cơ bản là hợp giải phươngtrình cân bằng nước và phương trình thủy lực của công trình xả lũ:

(

.2

2 1 2

1

C Z Z

f

q

V V t q q t Q

Q

h t

(6-1) Trong đó:

Δt :Thời đoạn tính toán

Q1,Q2 : Lưu lượng nước đến ở đầu và cuối thời đoạn Δt

q1,q2 : Lưu lượng xả ở đầu và cuối thời đoạn Δt

V1, V2: Dung tích hồ đầu và cuối thời đoạn Δt

Q:Lưu lượng xả qua công trình xả lũ

Zt,Zh:Mực nước Thượng-Hạ lưu

C:Tham số công trình

6.1.4.1 Phương pháp thử dần (lập bảng):

Ưu điểm: Dùng cho trường hợp ∆t

thay đổi, với mọi hình thức công trình xả lũcũng nhu các yêu cầu vận hành khác nhau

Nhược điểm: Số lượng tính toán lớn do phải tính lặp lại nhiều lần

6.1.4.2 Phương pháp đơn giản của Kôtrêrin:

Ưu điểm: Thích hợp đối với hồ chứa nhỏ, diện tích lưu vực tính đến tuyến côngtrình không lớn và công trình xả lũ là loại đập tràn chảy tự do, tính toán đơn giản.Nhược điểm: Tính toán thử dần

6.1.4.3 Phương pháp Runge-Kutta bậc 3:

Ưu điểm: Thích hợp với mọi hình thức công trình xả lũ

Nhược điểm: Quá trình tính phức tạp, bước thời gian ∆t

là hằng số

6.1.4.2 Phương pháp bán đồ giải Pôtapốp:

Ưu điểm: Thông dụng cho các bài toán tính toán điều tiết lũ với công trình xả lũ làđập tràn chảy tự do, kết quả tính toán chính xác, phương pháp tính đơn giản

Nhược điểm: Bước thời gian ∆t

là hằng số

6.2 SƠ BỘ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH THÁO LŨ

6.2.1 Chọn tuyến tràn

Sau khi xem xét điều kiện địa hình chọn vị trí tuyến tràn ở bên bờ trái, do có những

ưu điểm nổi bật là điều kiện địa hình tự nhiên thuận lợi cho bố trí công trình, khốilượng đào đắp nhỏ, thuận lợi cho công tác thi công, nối tiếp sau tràn cũng khá thuậnđồng thời tạo cảnh quan cho cụm đầu mối

6.2.2 Chọn hình thức kết cấu công trình tràn

6.2.2.1 Nối tiếp thượng lưu :

Nhiệm vụ : dẫn nước từ hồ vào ngưỡng tràn sao cho êm thuận , chống xói lở

Về hình thức : là một đoạn kênh có mặt cắt hình thang hoặc hình chữ nhật , thườngđược gia cố bằng bê tông ,đá lát hoặc đá xây Đối với công trình này chọn mặt cắtkênh là hình thang

6.2.2.2 Ngưỡng tràn

+ Nhiệm vụ : điều tiết lưu lượng , mực nước qua tràn , ngoài ra còn bố trí cầugiao thông ,cầu công tác

+ Hình thức: ngưỡng thực dụng có cửa van điều tiết.

Ưu nhược điểm khi điều tiết lũ qua đập tràn có của đóng mở:

• Chiều sâu cột nước tràn lớn nên bề rộng tràn nhỏ,giảm kích thước công trìnhđầu mối

• So với phương án tự tràn,diện tích ngập lụt thượng lưu ít hơn do MNDGC thấphơn

• Tốn kinh phí trong việc vận hành đóng mở của van

• Đối với trường hợp vận hành của van theo lưu lượng lũ đến,quá trình vận hànhphức tạp và cần phải dự báo nước lũ chính xác để đảm bảo ổn định công trìnhđầu mối và hồ chứa

• Đối với trường hợp bắt đầu mở của van hoàn toàn khi có dự báo lũ,quá trìnhvận hành ít phức tạp hơn

Trong đồ án này, chọn ba phương án Btr là 10m,12m,15 m để tính toán điều tiết lũ

6.2.2.3 Bộ phận nối tiếp hạ lưu

Chọn hình thức nối tiếp là dốc nước có bề rộng thay đổi Tiêu năng bằng bể tiêu năng.Vật liệu xây dựng là bê tông cốt thép M200

6.3 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ

6.3.1 Tài liệu tính toán

-Đường quá trình lũ đến ứng với tần suất thiết kế P = 1% ( bảng 1-17)

- Đường quá trình lũ đến ứng với tần suất kiểm tra P = 0,2% ( bảng 1-17)

-Đường qua hệ đặc trưng lòng hồ (Z~V) -bảng 1-1

-Đường qua hệ đặc trưng lòng hồ (F~V) -bảng 1-1

- Hình thức ngưỡng tràn : thực dụng có cửa van

- MNDBT :Zbt =55.5m

- Zng =51.5 m với chiều rộng ngưỡng tràn có ba phương án là 10,12,15 m

6.3.2 Tính toán điều tiết lũ theo phương án Potapop

6.3.2.1.Chế độ điều tiết:

Do tràn có cửa van nên ta có chế độ điều tiết như sau:

Giả thiết mực nước trước lũ (MNTL) bằng MNDBT, cửa van đóng hoàn toàn Khi

lũ về mở từ từ cửa van sao cho lưu lượng xả bằng lưu lượng đến mực nước trong hồvẫn ở MNDBT Đến một thời điểm nào đó khi cửa van đã mở hoàn toàn nhưng lưulượng lũ đến vẫn lớn hơn lưu lượng xả, khi đó mực nước trong hồ bắt đầu dâng lên(lớn hơn MNDBT) Khi lưu lượng lũ giảm xuống sẽ có một thời điểm lưu lượng lũ

bằng lưu lượng xả - lưu lượng xả đó chính là lưu lượng xả lớn nhất Sau đó lưu lượng

lũ và lưu lượng xả đều giảm nhưng lưu lượng lũ nhỏ hơn lưu lượng xả, mực nướctrong hồ bắt đầu giảm xuống

Đến một lúc nào đó khi mực nước trong hồ giảm xuống gần bằng MNDBT thìđóng cửa van lại và khống chế độ mở để lưu lượng xả bằng lưu lượng đến, khi đó mựcnước trong hồ giảm xuống đúng MNDBT

Thời gian và mực nước trong hồ lúc bắt đầu đóng cửa van sẽ xác định trong quátrình tính toán điều tiết

F q K

q Q dt

Trong đó:

Q:Lưu lượng nước đếnq:lưu lượng nước xảF:diện tích mặt thoáng của hồ tại thời điểm t

dq dt

:Sự thay đổi lưu lượng xả theo thời gian t

K=

2/3 (MB)

là hằng số,với M=m

2.g

,B là bề rộng tràn + Từ to → t1: Dùng cửa van điều tiết sao cho Q=q

+ Từ t1 → t2: mở toàn bộ cửa van,lúc này Q > q → theo phương trình vi phân có0

+Sau t3:Cửa van đóng lại,mực nước trong kho bằng MNDBT

Hình 6.1 Dạng đường xả lũ

6.3.2.3.Nội dung tính toán điều tiết lũ:

Trên cơ sở phương trình cân bằng nước :

1 2 2

1 2

1

2

q q t Q Q

1 2

t

V Q

Q q

t V

(1) Với bất kỳ thời đoạn tính toán ∆t

nào thì vế phải của phương trình (1) đều đã biết:

) 2 (

2 2 2 2

1 1 1 1

q t

V f q

q t

V f q

(2) Thay (2) vào phương trình (1), ta được:

f2 (q) =

Q

+ f1(q) Gọi quan hệ f2 (q) =

:lưu lượng lũ bình quân thời đoạn tính toán

- Khi ta biết q1 tức là lưu lượng xả lũ đầu thời đoạn Từ q1 tra trên biểu đồ phụ trợ tìmđược f1

- Với bất kì thời đoạn nào khi biết f1 và

Q

thì sẽ suy ra được f2: f 2 = f1+

Q

- Có f2 tra biểu đồ phụ trợ được q2 lưu lượng xả cuối cùng của thời đọan

Dạng biểu đồ q = f (q) được biểu thị bởi hình vẽ sau:

q q

f1f2

12

f1

f2

Qtb

Hình 6.2 Biểu đồ phụ trợ 6.3.2.4.Các bước tính toán:

Bước 1: Xây dựng biểu đồ quan hệ phụ trợ:

- Lựa chọn thời gian tính toán Δt

- Giả thiết nhiều trị số mực nước trong kho, bắt đầu từ mực nước ngưỡng tràn,trị số mực nước sau lớn hơn mực mực nước trước khoảng 0,5m

- Tính lưu lượng xả tương ứng với các mực nước giả thiết trên

- ứng với các mực nước giả thiết trên dựa vào quan hệ (Z~V) tìm được dungtích kho tương ứng là Vk

- Tìm dung tích kho ứng với mực nước trước lũ (Vtl), trong trường hợp nàychính là dung tích kho ứng với cao trình ngưỡng tràn

1541.76

1719.35

12 57 5.5 239.96 5.56 3.855 2021.69 2261.65

2291.07

2564.49

14 58 6.5 308.30 6.59 4.885 2559.74 2868.04

Trong đó:

Cột 1: số thứ tự, phụ thuộc vào số mực nước giả thiết

Cột 2: các giá trị Zi giả thiết bắt đầu từ Zngưỡng

Cột 3: chiều cao mực nước trên ngưỡng tràn H = Zi – Z ngưỡng

Cột 4: Lưu lượng nước qua tràn theo tính toán thủy lực Trong từng trường hợpchọn loại đập tràn mà có các công thức tính toán khác nhau

Trong trường hợp của tài liệu tham khảo dòng chảy qua tràn là dòng chảy tự doqua đập tràn đỉnh rộng nên q = m.ε.B

2